偶联剂改性多壁碳纳米管/溶聚丁苯橡胶复合材料性能研究

摘要

碳纳米管独特的结构使其具有超高的强度、极大的韧性、独特的导电、导热等优异性能，用作增强剂可极大地改善复合材料的性能。 本文采用硝酸氧化法对多壁碳纳米管进行纯化，用硅烷偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、四硫化双三乙氧基丙硅烷)对纯化后的多壁碳纳米管进行改性，用机械共混法制备多壁碳纳米管/溶聚丁苯橡胶复合材料。采用红外光谱、透射电镜、拉曼光谱等表征手段对改性后的碳纳米管进行表征，研究了偶联剂改性碳纳米管及其用量对溶聚丁苯橡胶硫化胶的力学性能、热性能以及动态力学性能的影响。实验结果表明：硅烷偶联剂能成功对碳纳米管进行化学改性。随着碳纳米管含量的增加，复合材料的力学性能和热稳定性随之提高，当碳纳米管含量为15phr时，复合材料的拉伸强度与不加碳纳米管相比时增加了346.08％，M100增大了97.22％，硬度增加了36％，热分解活化能提高了82.20％。偶联剂改性碳纳米管后，复合材料的力学性略有增强而热稳定性变化不大。动态力学研究表明碳纳米管的加入能使溶聚丁苯橡胶的储能模量增加，玻璃化温度降低。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1碳纳米管简介

1.1.1碳纳米管的结构

1.1.2碳纳米管的性能

1.1.3碳纳米管的制备

1.2碳纳米管的纯化

1.2.1液相氧化法

1.2.2空间排斥色谱法

1.2.3离心微过滤法

1.2.4气相反应法

1.2.5液相氧化-离心分离复合法

1.3碳纳米管的改性

1.3.1物理修饰法

1.3.2化学修饰法

1.4碳纳米管/聚合物复合材料

1.4.1碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法

1.4.2碳纳米管/橡胶复合材料的性质

1.5本课题的目的、意义及主要研究内容

2 碳纳米管的纯化及改性

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1 实验药品

2.2.2实验仪器

2.2.3多壁碳纳米管的纯化

2.2.4多壁碳纳米管的改性

2.2.5性能测试

2.3结果与讨论

2.3.1碳纳米管的红外光谱表征

2.3.2碳纳米管的微观形貌观察

2.3.3碳纳米管的EDX表征

2.3.4碳纳米管的拉曼光谱表征

2.3.5碳纳米管的XRD表征

2.3.6碳纳米管热重分析

2.4本章结论

3 K550改性多壁碳纳米管/溶聚丁苯橡胶复合材料性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验药品

3.2.2实验仪器

3.2.3 MWNTs/SSBR复合材料的制备

3.2.4 MWNTs/SSBR复合材料性能测试

3.3结果与讨论

3.3.1 KH550改性碳纳米管填充胶料的硫化特性研究

3.3.2 KH550改性碳纳米管/橡胶复合材料的力学性能研究

3.3.3 KH550改性碳纳米管/橡胶复合材料的拉伸断裂形态观察

3.3.4 KH550改性碳纳米管/橡胶复合材料的硬度

3.3.5 KH550改性碳纳米管/橡胶复合材料的热学性能研究

3.4本章结论

4 不同偶联剂改性多壁碳纳米管/溶聚丁苯橡胶复合材料性能研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1实验药品

4.2.2实验仪器

4.2.3 MWNTs/SSBR复合材料的制备

4.2.4 MWNTs/SSBR复合材料性能测试

4.3结果与讨论

4.3.1 不同偶联剂改性碳纳米管填充胶料的硫化特性研究

4.3.2不同偶联剂改性碳纳米管/橡胶复合材料的力学性能研究

4.3.3不同偶联剂改性碳纳米管/橡胶复合材料的拉伸断裂形态观察

4.3.4不同偶联剂改性碳纳米管/橡胶复合材料的硬度

4.3.5不同偶联剂改性碳纳米管/橡胶复合材料的热学性能研究

4.3.6不同偶联剂改性碳纳米管/橡胶复合材料的动态力学性能研究

4.4本章结论

5结论

5.1本课题主要结论

5.2本文特色

5.3尚待进一步研究的问题

致谢

参考文献